JP2015023762A - 蓄電システム - Google Patents

Abstract

【課題】 １つの駆動回路によって、複数のリレーを動作させるとき、駆動回路の故障によって複数のリレーが通電状態のままとなってしまう。
【解決手段】 蓄電システムは、第１リレー（ＳＭＲ−Ｂ）および第２リレー（ＳＭＲ−Ｇ）を駆動する駆動回路（３０）と、駆動回路の動作を制御するコントローラ（４０）と、を有する。駆動回路は、電源（３２）からの電力供給を受けて、第１リレーおよび第２リレーを非通電状態から通電状態に切り替えるための電磁力を発生させるコイル（３１）と、電源およびコイルの間の電流経路に設けられ、互いに直列に接続された複数のスイッチ素子（ＳＷ１，ＳＷ２）と、各スイッチ素子の通電状態および非通電状態に応じて出力信号を変化させるセンサ（３３，３４，３５）と、を有する。コントローラは、各スイッチ素子を非通電状態にする制御信号を出力し、センサの出力信号に基づいて、各スイッチ素子が通電状態であるか否かを判別する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複数のリレーを一緒に動作させることができる蓄電システムに関する。

特許文献１には、１つの駆動機構（ソレノイド）を用いて、複数の接点対を動作させるリレーが記載されている。各接点対は、可動接点および固定接点で構成されている。ソレノイドの通電および非通電を切り替えることにより、複数の接点対において、可動接点を固定接点に接触させたり、可動接点を固定接点から離したりすることができる。

また、特許文献１では、電池をインバータやモータと接続する電源回路が記載されている。この電源回路では、プラス側メインリレーおよびマイナス側メインリレーが用いられており、これらのメインリレーが上述した接点対となる。

特開２００５−２２２８７１号公報

ソレノイドの通電および非通電を切り替えるためには、通常、スイッチ素子が用いられる。具体的には、スイッチ素子を通電状態（オン）にすれば、ソレノイドに電流を流すことができる。また、スイッチ素子を非通電状態（オフ）にすれば、ソレノイドの通電を遮断することができる。

ここで、スイッチ素子の故障によって、スイッチ素子が通電状態のままになってしまうと、ソレノイドに電流が流れ続け、複数の接点対においては、可動接点が固定接点に接触し続けてしまう。特許文献１に記載の電源回路では、プラス側メインリレーおよびマイナス側メインリレーが通電状態のままとなり、電池がインバータやモータに接続されたままとなる。言い換えれば、電池およびインバータの接続を遮断することができなくなってしまう。このような状態が発生すると、例えば、インバータから電池に電力が供給され続け、電池が過充電状態となってしまうおそれがある。

一方、スイッチ素子の故障によって、スイッチ素子が通電状態のままとなったときには、この故障を判別する必要もある。

本発明である蓄電システムは、第１リレーと、第２リレーと、第１リレーおよび第２リレーを駆動する駆動回路と、駆動回路の動作を制御するコントローラと、を有する。第１リレーは、蓄電装置の正極端子を負荷と接続する正極ラインに設けられており、第２リレーは、蓄電装置の負極端子を負荷と接続する負極ラインに設けられている。第１リレーおよび第２リレーは機械的に連動しており、駆動回路は、第１リレーおよび第２リレーを一緒に動作させる。

駆動回路は、コイルおよび複数のスイッチ素子を有する。コイルは、電源からの電力供給を受けて電磁力を発生させる。この電磁力は、第１リレーおよび第２リレーを非通電状態から通電状態に切り替えるために用いられる。複数のスイッチ素子は、電源およびコイルの間の電流経路に設けられており、互いに直列に接続されている。

本発明では、電源およびコイルの間の電流経路において、複数のスイッチ素子を設けている。このため、一部のスイッチ素子が故障して通電状態のままとなっても、残りのスイッチ素子（すなわち、故障していないスイッチ素子）を通電状態および非通電状態の間で切り替えることができ、コイルに電力を供給したり、コイルへの電力供給を遮断したりすることができる。

コイルに電力が供給され続けると、第１リレーおよび第２リレーが通電状態のままとなり、蓄電装置および負荷が接続されたままとなってしまう。本発明では、上述したように、故障していないスイッチ素子を用いて、コイルへの電力供給を遮断することができる。このため、第１リレーおよび第２リレーが通電状態のままとなることを防止できる。ここで、負荷が蓄電装置に電力を供給するときには、蓄電装置および負荷が接続されたままとなることを防止することにより、蓄電装置が過充電状態となることを防止できる。

また、本発明において、駆動回路はセンサを有しており、センサの出力信号は、スイッチ素子の通電状態および非通電状態に応じて変化する。ここで、コントローラは、各スイッチ素子を非通電状態にする制御信号を出力し、センサの出力信号に基づいて、各スイッチ素子が通電状態であるか否かを判別している。スイッチ素子を非通電状態にする制御信号を出力し、スイッチ素子が通電状態であることを確認すれば、スイッチ素子が通電状態で故障していることを判別できる。

スイッチ素子の故障を判別するときには、スイッチ素子を非通電状態にする制御信号を出力しているため、スイッチ素子が故障していなければ、コイルには電力が供給されない。これにより、第１リレーおよび第２リレーを動作させることなく、スイッチ素子が故障しているか否かを判別することができる。ここでは、スイッチ素子が故障していないことを判別できる。

第１リレーおよび第２リレーの動作回数が増えるほど、第１リレーおよび第２リレーが摩耗してしまう。本発明のように、第１リレーおよび第２リレーを動作させることなく、スイッチ素子の故障を判別すれば、第１リレーおよび第２リレーの摩耗（劣化）を抑制できる。

複数のスイッチ素子としては、第１スイッチ素子および第２スイッチ素子で構成することができる。ここで、第１スイッチ素子の両端は、電源および第２スイッチ素子にそれぞれ接続することができる。第２スイッチ素子の両端は、第１スイッチ素子およびコイルにそれぞれ接続することができる。ここで、電圧センサ（第１電圧センサや第２電圧センサ）を用いて、第１スイッチ素子および第２スイッチ素子が通電状態であるか否かを判別することができる。

第１電圧センサは、第１スイッチ素子および第２スイッチ素子の接続点とグランドとの間の電圧値を検出する。第２電圧センサは、第２スイッチ素子およびコイルの接続点とグランドとの間の電圧値を検出する。第１電圧センサおよび第２電圧センサによって検出された電圧値を電源の電圧値と比較すれば、第１スイッチ素子および第２スイッチ素子が通電状態であるか否かを判別できる。

具体的には、第１スイッチ素子を通電状態にする制御信号と、第２スイッチ素子を非通電状態にする制御信号とを出力したとき、第２スイッチ素子が通電状態で故障していれば、第２電圧センサによって検出された電圧値が電源の電圧値に到達する。このため、第２電圧センサによって検出された電圧値が電源の電圧値以上であるか否かを判別することにより、第２スイッチ素子が通電状態で故障しているか否かを判別できる。すなわち、第２電圧センサによって検出された電圧値が電源の電圧値以上であるときには、第２スイッチ素子が通電状態で故障していることを判別する。

また、第１スイッチ素子および第２スイッチ素子を非通電状態にする制御信号を出力したとき、第１スイッチ素子が通電状態で故障していれば、第１電圧センサによって検出された電圧値が電源の電圧値に到達する。このため、第１電圧センサによって検出された電圧値が電源の電圧値以上であるか否かを判別することにより、第１スイッチ素子が通電状態で故障しているか否かを判別できる。すなわち、第１電圧センサによって検出された電圧値が電源の電圧値以上であるときには、第１スイッチ素子が通電状態で故障していることを判別する。

上述したように、第１スイッチ素子および第２スイッチ素子の故障を判別するときには、第１スイッチ素子だけを通電状態および非通電状態の間で切り替えるだけでよい。ここで、第１スイッチ素子および第２スイッチ素子の両方を、通電状態および非通電状態の間で切り替えることにより、第１スイッチ素子および第２スイッチ素子の故障を判別することもできる。

例えば、第１スイッチ素子の故障を判別するときには、第１スイッチ素子を非通電状態にする制御信号と、第２スイッチ素子を通電状態にする制御信号とを出力した上で、第１スイッチ素子の通電状態を判別できる。また、第２スイッチ素子の故障を判別するときには、第１スイッチ素子を通電状態にする制御信号と、第２スイッチ素子を非通電状態にする制御信号とを出力した上で、第２スイッチ素子の通電状態を判別できる。ここで、電流センサを用いて、コイルに電流が流れているか否かを判別することにより、上述したスイッチ素子の通電状態を判別できる。具体的には、コイルに電流が流れているときには、スイッチ素子が通電状態であると判別することができる。

ただし、第１スイッチ素子だけを通電状態および非通電状態の間で切り替えて、第１スイッチ素子および第２スイッチ素子の故障を判別すれば、スイッチ素子の動作回数を減らすことができ、故障の判別に要する時間を短縮することができる。ここで、スイッチ素子として、可動接点および固定接点を備えたスイッチ素子を用いたときには、スイッチ素子の動作回数を減らすことにより、スイッチ素子の摩耗（劣化）を抑制できる。なお、スイッチ素子としては、半導体スイッチを用いることもできる。

電池システムの構成を示す図である。 システムメインリレーを駆動する回路の構成を示す図である。 電池システムの他の構成を示す図である。 スイッチ素子の故障を判別する処理を示すフローチャートである。 図４に示す処理において、スイッチ素子およびシステムメインリレーの挙動を示すタイミングチャートである。 スイッチ素子の故障を判別する処理を示すフローチャートである。 図６に示す処理において、スイッチ素子およびシステムメインリレーの挙動を示すタイミングチャートである。 システムメインリレーを駆動する回路の構成を示す図である。 スイッチ素子の故障を判別する処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１における電池システムについて、図１を用いて説明する。図１は、本実施例における電池システムの構成を示す概略図である。

組電池（本発明の蓄電装置に相当する）１０の正極端子には、正極ラインＰＬが接続されており、組電池１０の負極端子には、負極ラインＮＬが接続されている。組電池１０は、複数の単電池を有しており、単電池の数は、適宜設定することができる。ここで、組電池１０を構成する複数の単電池は、電気的に直列に接続したり、電気的に並列に接続したりすることができる。

なお、組電池１０の代わりに、１つの単電池を用いることもできる。単電池としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることができる。

組電池１０は、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬを介して、負荷２０と接続されている。負荷２０は、組電池１０からの電力を受けて動作する。また、負荷２０が電力を生成するときには、この電力を用いて、組電池１０を充電することができる。

正極ラインＰＬには、システムメインリレー（本発明の第１リレーに相当する）ＳＭＲ−Ｂが設けられ、負極ラインＮＬには、システムメインリレー（本発明の第２リレーに相当する）ＳＭＲ−Ｇが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオン（通電状態）であるとき、組電池１０が負荷２０と接続される。また、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオフ（非通電状態）であるとき、組電池１０および負荷２０の接続が遮断される。

組電池１０は、例えば、車両に搭載することができる。ここで、負荷２０としては、モータ・ジェネレータを用いることができる。モータ・ジェネレータは、組電池１０からの電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。この運動エネルギは、車輪に伝達される。また、車両の制動時において、モータ・ジェネレータは電力を生成し、この電力は、組電池１０に供給される。

次に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇを駆動する回路（駆動回路）について、図２を用いて説明する。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｂは、可動接点ＭＣ１および固定接点ＦＣ１を有し、固定接点ＦＣ１は、正極ラインＰＬと接続されている。可動接点ＭＣ１が固定接点ＦＣ１と接触すれば、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂがオンになり、可動接点ＭＣ１が固定接点ＦＣ１から離れれば、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂがオフになる。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｇは、可動接点ＭＣ２および固定接点ＦＣ２を有し、固定接点ＦＣ２は、負極ラインＮＬと接続されている。可動接点ＭＣ２が固定接点ＦＣ２と接触すれば、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇがオンになり、可動接点ＭＣ２が固定接点ＦＣ２から離れれば、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇがオフになる。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇを駆動するための駆動回路３０は、コイル３１およびスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２を有する。コイル３１に電流を流すと、電磁力を発生させることができ、この電磁力を用いて、可動接点ＭＣ１，ＭＣ２を移動させることができる。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇの構造は、公知の構造を適宜用いることができ、詳細な説明は省略する。本実施例では、可動接点ＭＣ１，ＭＣ２が機械的に接続されており、可動接点ＭＣ１は、可動接点ＭＣ２とともに移動する。すなわち、可動接点ＭＣ１，ＭＣ２は、機械的に連動する。このため、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇでは、共通のコイル３１が用いられる。すなわち、コイル３１に電流を流すことにより、可動接点ＭＣ１，ＭＣ２を一緒に移動させて、固定接点ＦＣ１，ＦＣ２に接触させることができる。コイル３１に電流を流さないときには、バネなどを用いた付勢機構によって、可動接点ＭＣ１，ＭＣ２を固定接点ＦＣ１，ＦＣ２から離すことができる。

コイル３１の一端は接地され、コイル３１の他端は、電力供給ラインＳＬを介して、電源３２と電気的に接続されている。これにより、電源３２からの電力がコイル３１に供給される。電源３２としては、組電池１０を用いたり、組電池１０とは異なる電源を用いたりすることができる。組電池１０の起電圧が高すぎる場合には、組電池１０の電圧値を降圧し、降圧後の電力をコイル３１に供給することができる。

電力供給ラインＳＬには、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２が設けられている。スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２は、電気的に直列に接続されている。スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２は、コントローラ４０からの制御信号を受けて、オン（通電状態）およびオフ（非通電状態）の間で切り替わる。

スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２としては、いわゆる機械式スイッチを用いたり、半導体スイッチ（例えば、トランジスタ）を用いたりすることができる。機械式スイッチは、可動接点および固定接点を有する。可動接点が固定接点に接触することにより、スイッチ素子（機械式スイッチ）ＳＷ１，ＳＷ２がオンになる。また、可動接点が固定接点から離れることにより、スイッチ素子（機械式スイッチ）ＳＷ１，ＳＷ２がオフになる。半導体スイッチは、イオンの移動状態に応じて、オンおよびオフの間で切り替わる。

スイッチ素子（本発明の第１スイッチ素子に相当する）ＳＷ１の一端は、電源３２と接続され、スイッチ素子ＳＷ１の他端は、スイッチ素子（本発明の第２スイッチ素子に相当する）ＳＷ２の一端と接続されている。スイッチ素子ＳＷ２の他端は、コイル３１と接続されている。

スイッチ素子ＳＷ１およびスイッチ素子ＳＷ２の接続点には、電圧センサ（本発明の第１電圧センサに相当する）３３が接続されている。電圧センサ３３は、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２の接続点とグランドとの間の電圧値Ｖ１を検出する。スイッチ素子ＳＷ２およびコイル３１の接続点には、電圧センサ（本発明の第２電圧センサに相当する）３４が接続されている。電圧センサ３４は、スイッチ素子ＳＷ２およびコイル３１の接続点と、グランドとの間の電圧値Ｖ２を検出する。電圧センサ３３，３４の出力信号は、コントローラ４０に入力される。

本実施例では、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇに対して、共通のコイル３１を用いているため、コイル３１の消費電力を低減することができる。具体的には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇのそれぞれに対してコイル３１を設ける場合に比べて、コイル３１の消費電力を低減することができる。１つのコイル３１を用いたときには、２つのコイル３１を用いたときに比べて、コイル３１の全体のサイズを小型化しやすくなる。これに伴い、１つのコイル３１を用いたときの消費電力は、２つのコイル３１を用いたときの消費電力よりも低くなりやすい。

一方、コイル３１に電力を供給する回路が故障することを想定すると、コイル３１に電流が流れ続けるおそれがある。コイル３１に電流が流れ続ければ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオンのままとなり、組電池１０が負荷２０に接続されたままとなってしまう。組電池１０が負荷２０に接続されたままでは、例えば、負荷２０からの電力が組電池１０に供給され続け、組電池１０が過充電状態となってしまうおそれがある。

本実施例では、電力供給ラインＳＬにおいて、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２を直列に接続している。スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２の一方だけを設けたときには、このスイッチ素子の故障によって、コイル３１に電流が流れ続けてしまうことがある。ここでいうスイッチ素子の故障（以下、オン故障という）とは、スイッチ素子をオフにする制御を行っているにもかかわらず、スイッチ素子がオンのままとなる状態をいう。

本実施例のように、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２を設けることにより、一方のスイッチ素子がオン故障となっても、他方のスイッチ素子をオフにすることができる。これにより、コイル３１に電流が流れ続けることを防止でき、組電池１０および負荷２０の接続を遮断することができる。本実施例では、２つのスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２を設けているが、スイッチ素子の数は、２つ以上であればよい。２つ以上のスイッチ素子を直列に接続しておけば、一部のスイッチ素子がオン故障になっても、残りのスイッチ素子をオフにすることができる。

本発明は、図１に示す電池システムだけでなく、例えば、図３に示す電池システムにも適用することができる。図３に示す電池システムでは、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇに対して、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび抵抗素子Ｒが電気的に並列に接続されている。ここで、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび抵抗素子Ｒは、電気的に直列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐの構造は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇと同様の構造とすることができる。

抵抗素子Ｒは、組電池１０を負荷２０と接続するときに、突入電流が流れることを抑制するために用いられる。組電池１０を負荷２０と接続するときには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替える前に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り替える。これにより、抵抗素子Ｒに電流を流すことができ、突入電流が流れることを抑制できる。抵抗素子Ｒに電流を流した後に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替えればよい。また、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオンにするとき、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替えればよい。

図３に示す電池システムでは、１つのコイル３１を用いて、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇを一緒に動作させたり、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐを一緒に動作させたりすることができる。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐを一緒に動作させるとき、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐは、本発明の第２リレーに相当する。

ここで、一緒に動作させるシステムメインリレーは、組電池１０が負荷２０と接続されて充放電できる状態にさせるシステムメインリレーであればよい。すなわち、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬのそれぞれに設けられたシステムメインリレー（少なくとも２つ）を一緒に動作させればよい。

次に、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２のオン故障を判別する処理について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。図４に示す処理は、コントローラ４０によって実行される。図４に示す処理を開始するとき、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２はオフとなっている。また、例えば、組電池１０が負荷２０と接続されていないときに、図４に示す処理を行うことができる。

ステップＳ１０１において、コントローラ４０は、スイッチ素子ＳＷ１をオフからオンに切り替える制御信号を出力する。スイッチ素子ＳＷ２に対しては、コントローラ４０からのオフの制御信号が入力されている。

ステップＳ１０２において、コントローラ４０は、電圧センサ３４の出力信号に基づいて電圧値Ｖ２を検出し、電圧値Ｖ２が電圧値Ｖｂよりも低いか否かを判別する。電圧値Ｖｂは、電源３２の電圧値である。コントローラ４０は、電圧値Ｖ２との比較を行う前に、電圧値Ｖｂを検出しておけばよい。この条件の下で、電圧値Ｖｂを検出するタイミングを適宜設定することができる。例えば、図４に示す処理を開始するときに、コントローラ４０は、電圧値Ｖｂを予め検出しておくことができる。

電圧値Ｖ２が電圧値Ｖｂよりも低いとき、コントローラ４０は、ステップＳ１０３の処理を行う。電圧値Ｖ２が電圧値Ｖｂ以上であるとき、コントローラ４０は、ステップＳ１０４の処理を行う。スイッチ素子ＳＷ２がオフであれば、電圧値Ｖ２が略０［Ｖ］となり、電圧値Ｖ２は電圧値Ｖｂよりも低くなる。略０［Ｖ］とは、電圧センサ３４の検出誤差が含まれることを意味する。電圧値Ｖ２が電圧値Ｖｂよりも低いときには、コントローラ４０からの制御信号通りに、スイッチ素子ＳＷ２が動作していることが分かる。このため、コントローラ４０は、ステップＳ１０３において、スイッチ素子ＳＷ２が正常であると判別する。

一方、スイッチ素子ＳＷ２がオン故障であるときには、電源３２からの電力がコイル３１に供給されており、電圧値Ｖ２は、電圧値Ｖｂと略等しくなる。略等しいとは、電圧センサ３４の検出誤差や、電圧値Ｖｂを検出したときの誤差が含まれることを意味する。上述したように、スイッチ素子ＳＷ２が正常であるときと、スイッチ素子ＳＷ２がオン故障であるときとで、電圧値Ｖ２が互いに異なる。

電圧値Ｖ２が電圧値Ｖｂ以上であるときには、スイッチ素子ＳＷ２に対してオフの制御信号を出力しているにもかかわらず、スイッチ素子ＳＷ２がオンとなっていることが分かる。このため、コントローラ４０は、ステップＳ１０４において、スイッチ素子ＳＷ２がオン故障であると判別する。ステップＳ１０４の処理を行った後、コントローラ４０は、図４に示す処理を終了する。

ステップＳ１０５において、コントローラ４０は、スイッチ素子ＳＷ１をオンからオフに切り替える制御信号を出力する。ここで、スイッチ素子ＳＷ２に対しては、オフの制御信号が出力されたままとなる。ステップＳ１０６において、コントローラ４０は、電圧センサ３３の出力信号に基づいて電圧値Ｖ１を検出し、電圧値Ｖ１が電圧値Ｖｂよりも低いか否かを判別する。上述したように、電圧値Ｖｂは、電源３２の電圧値である。

電圧値Ｖ１が電圧値Ｖｂよりも低いとき、コントローラ４０は、ステップＳ１０７の処理を行う。電圧値Ｖ１が電圧値Ｖｂ以上であるとき、コントローラ４０は、ステップＳ１０８の処理を行う。ステップＳ１０５の処理では、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２をオフにする制御信号が出力されているため、スイッチ素子ＳＷ１が正常であれば、電圧値Ｖ１が略０［Ｖ］となり、電圧値Ｖ１は電圧値Ｖｂよりも低くなる。略０［Ｖ］とは、電圧センサ３３の検出誤差が含まれることを意味する。ステップＳ１０７において、コントローラ４０は、スイッチ素子ＳＷ１が正常であると判別する。

スイッチ素子ＳＷ１がオン故障であるとき、電圧値Ｖ１は電圧値Ｖｂと略等しくなる。略等しいとは、電圧センサ３３の検出誤差や、電圧値Ｖｂを検出したときの誤差が含まれることを意味する。電圧値Ｖ１は、電圧値Ｖｂ以上となるため、コントローラ４０は、ステップＳ１０８において、スイッチ素子ＳＷ１がオン故障であると判別する。上述したように、スイッチ素子ＳＷ１が正常であるときと、スイッチ素子ＳＷ１がオン故障であるときとで、電圧値Ｖ１が互いに異なる。ステップＳ１０７，Ｓ１０８の処理を行った後、コントローラ４０は、図４に示す処理を終了する。

図５は、図４に示す処理を行ったときのタイミングチャートである。図５では、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２が正常であるときにおいて、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇの挙動を示している。

図５に示すように、スイッチ素子ＳＷ１をオンにする制御を行っている間では、スイッチ素子ＳＷ２のオン故障を判別することができる。すなわち、スイッチ素子ＳＷ２をオフにする制御を行いながら、スイッチ素子ＳＷ２の通電状態を確認することにより、スイッチ素子ＳＷ２のオン故障を判別することができる。

また、スイッチ素子ＳＷ１をオンからオフに切り替える制御を行った後では、スイッチ素子ＳＷ１のオン故障を判別することができる。すなわち、スイッチ素子ＳＷ１をオフにする制御を行いながら、スイッチ素子ＳＷ１の通電状態を確認することにより、スイッチ素子ＳＷ１のオン故障を判別することができる。

図５に示すように、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２が正常であるとき、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇはオフのままである。すなわち、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２が正常であるときにおいて、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２のオン故障を判別するときには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオフからオンに切り替わることはない。

スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２が正常であっても、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２のオン故障を判別するために、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオフおよびオンの間で切り替えてしまうと、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇの劣化を進行させてしまう。すなわち、可動接点ＭＣ１，ＭＣ２を動作させる回数が増えてしまうため、可動接点ＭＣ１，ＭＣ２の摩耗や固定接点ＦＣ１，ＦＣ２の摩耗を進行させてしまうおそれがある。

本実施例では、上述したように、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２のオン故障を判別するときに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオフのままとすることができるため、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇの劣化を抑制することができる。

本実施例では、図４に示す順序で、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２のオン故障を判別しているが、これに限るものではない。具体的には、ステップＳ１０５〜Ｓ１０７の処理を行った後に、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４の処理を行うことができる。すなわち、スイッチ素子ＳＷ１のオン故障を判別した後に、スイッチ素子ＳＷ２のオン故障を判別することができる。

ステップＳ１０４，Ｓ１０８の処理において、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２のオン故障を特定したときには、ユーザなどに対して警告を行うことができる。ユーザなどに対する警告は、公知の手法を適宜採用することができる。

例えば、警告の手段としては、音や表示を用いることができる。具体的には、音を発生させることにより、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２が故障していることをユーザなどに認識させることができる。また、所定の情報をディスプレイに表示させることにより、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２が故障していることをユーザなどに認識させることができる。ここで、具体的な故障の内容をユーザなどに認識させなくてもよく、何らかの故障が発生していることをユーザなどに認識させるだけでもよい。

一方、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２の両方がオン故障であると判別したときには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオンのままとなってしまう。この場合には、上述した警告の他にも、例えば、組電池１０の入力を制限して、組電池１０が過充電状態となることを抑制する処理を行うことができる。この処理は、コントローラ４０によって行うことができる。

次に、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２のオン故障を判別する他の処理について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。図６に示す処理は、コントローラ４０によって実行される。図６に示す処理を開始するとき、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２はオフとなっている。

ステップＳ２０１において、コントローラ４０は、スイッチ素子ＳＷ２をオフからオンに切り替える制御信号を出力する。スイッチ素子ＳＷ１に対しては、オフの制御信号が出力されたままである。ステップＳ２０２において、コントローラ４０は、電圧センサ３３の出力信号に基づいて電圧値Ｖ１を検出し、電圧値Ｖ１が電圧値（電源３２の電圧値）Ｖｂよりも低いか否かを判別する。

ステップＳ２０１の処理では、スイッチ素子ＳＷ１をオフに制御しているため、この制御に従ってスイッチ素子ＳＷ１が動作していれば、電圧値Ｖ１は略０［Ｖ］となる。すなわち、電圧値Ｖ１は電圧値Ｖｂよりも低くなるため、コントローラ４０は、ステップＳ２０３において、スイッチ素子ＳＷ１が正常であると判別する。

一方、スイッチ素子ＳＷ１がオン故障であるときには、電圧値Ｖ１は電圧値Ｖｂと略等しくなる。すなわち、電圧値Ｖ１が電圧値Ｖｂ以上となるため、コントローラ４０は、ステップＳ２０４において、スイッチ素子ＳＷ１がオン故障であると判別する。

ステップＳ２０５において、コントローラ４０は、スイッチ素子ＳＷ１をオフからオンに切り替える制御信号を出力するとともに、スイッチ素子ＳＷ２をオンからオフに切り替える制御信号を出力する。ステップＳ２０６において、コントローラ４０は、電圧センサ３４の出力信号に基づいて電圧値Ｖ２を検出し、電圧値Ｖ２が電圧値（電源３２の電圧値）Ｖｂよりも低いか否かを判別する。

ステップＳ２０５の処理に従って、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２が動作すれば、電圧値Ｖ２は略０［Ｖ］となる。すなわち、電圧値Ｖ２は電圧値Ｖｂよりも低くなるため、コントローラ４０は、ステップＳ２０７において、スイッチ素子ＳＷ２が正常であると判別する。

一方、スイッチ素子ＳＷ２をオフにする制御を行っているにもかかわらず、スイッチ素子ＳＷ２がオン故障であるときには、スイッチ素子ＳＷ１がオンになっているため、コイル３１に電力が供給される。これにより、電圧値Ｖ２は電圧値Ｖｂと略等しくなる。電圧値Ｖ２は電圧値Ｖｂ以上となるため、コントローラ４０は、ステップＳ２０８において、スイッチ素子ＳＷ２がオン故障であると判別する。ステップＳ２０４，Ｓ２０７，Ｓ２０８の処理を行った後、コントローラ４０は、図６に示す処理を終了する。

図７は、図６に示す処理を行ったときのタイミングチャートである。図７では、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２が正常であるときにおいて、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇの挙動を示している。

図７に示すように、スイッチ素子ＳＷ２をオンにする制御を行っている間では、スイッチ素子ＳＷ１のオン故障を判別することができる。すなわち、スイッチ素子ＳＷ１をオフにする制御を行いながら、スイッチ素子ＳＷ１の通電状態を確認することにより、スイッチ素子ＳＷ１のオン故障を判別することができる。

また、スイッチ素子ＳＷ１をオンにする制御を行っている間では、スイッチ素子ＳＷ２のオン故障を判別することができる。すなわち、スイッチ素子ＳＷ２をオフにする制御を行いながら、スイッチ素子ＳＷ２の通電状態を確認することにより、スイッチ素子ＳＷ２のオン故障を判別することができる。

図６に示す処理を行うときにも、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２が正常であれば、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇはオフのままである。このため、図４に示す処理と同様に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇの動作回数を低減でき、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇの劣化を抑制することができる。

図６に示す処理では、電圧センサ３３，３４の出力信号に基づいて、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２のオン故障を判別しているが、これに限るものではない。具体的には、図８に示すように、電圧センサ３３，３４を省略し、スイッチ素子ＳＷ２およびコイル３１の間の電流経路に電流センサ３５を配置することができる。電流センサ３５の出力信号は、コントローラ４０に入力され、コントローラ４０は、電流値Ｉを検出することができる。

電流センサ３５は、コイル３１に電流が流れているか否かを判別するために用いられる。このため、電流センサ３５を設ける位置は、図８に示す位置に限るものではない。具体的には、コイル３１を接地する側の電力供給ラインＳＬに、電流センサ３５を設けることができる。

図８に示す構成において、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２の一方をオンにし、他方をオフにする制御を行うとき、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２が正常であれば、コイル３１に電流が流れない。このとき、電流センサ３５によって検出される電流値Ｉは、略０［Ａ］となる。略０［Ａ］とは、電流センサ３５の検出誤差が含まれることを意味する。

スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２の一方をオンにし、他方をオフにする制御を行うとき、他方のスイッチ素子がオン故障であるとき、コイル３１に電流が流れる。このとき、電流値Ｉは、電源３２からコイル３１に供給される電流値と等しくなる。

図８に示す構成において、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２のオン故障を判別するときには、図９に示す処理を行うことができる。図９に示す処理は、図６に示す処理に対応しており、図６に示す処理と同じ処理については、同一の符号を用いている。

図９に示す処理では、図６に示すステップＳ２０２，Ｓ２０６の処理に代えて、ステップＳ２０９，２１０の処理を行っている。ステップＳ２０９，２１０において、コントローラ４０は、電流センサ３５の出力信号に基づいて、コイル３１に電流が流れているか否かを判別する。電流センサ３５によって検出される電流値Ｉを閾値と比較することにより、コイル３１に電流が流れているか否かを判別できる。

具体的には、電流値Ｉが閾値よりも小さいときには、コイル３１に電流が流れていないと判別できる。また、電流値Ｉが閾値以上であるときには、コイル３１に電流が流れていると判別できる。ここで、閾値は、０［Ａ］に設定することもできるし、電流センサ３５の検出誤差を考慮して、０［Ａ］以外の値に設定することもできる。

ステップＳ２０９の処理において、コイル３１に電流が流れていないと判別したとき、コントローラ４０は、ステップＳ２０３において、スイッチ素子ＳＷ１が正常であると判別する。ステップＳ２０９の処理において、コイル３１に電流が流れていないと判別したとき、コントローラ４０は、ステップＳ２０４において、スイッチ素子ＳＷ１がオン故障であると判別する。このように、スイッチ素子ＳＷ１が正常であるときと、スイッチ素子ＳＷ１がオン故障であるときとで、電流センサ３５の出力信号が変化する。

ステップＳ２１０の処理において、コイル３１に電流が流れていないと判別したとき、コントローラ４０は、ステップＳ２０７において、スイッチ素子ＳＷ２が正常であると判別する。ステップＳ２１０の処理において、コイル３１に電流が流れていないと判別したとき、コントローラ４０は、ステップＳ２０８において、スイッチ素子ＳＷ２がオン故障であると判別する。このように、スイッチ素子ＳＷ２が正常であるときと、スイッチ素子ＳＷ２がオン故障であるときとで、電流センサ３５の出力信号が変化する。

図６および図９に示す処理では、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理を行った後に、ステップＳ２０５以降の処理を行っているが、これに限るものではない。具体的には、ステップＳ２０５〜Ｓ２０７の処理を行った後に、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４の処理を行うこともできる。

図５および図７の比較から分かるように、図６に示す処理では、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２をオンおよびオフの間で切り替えなければならないが、図４に示す処理では、スイッチ素子ＳＷ１をオンおよびオフの間で切り替えるだけでよい。このため、図４に示す処理によれば、図６に示す処理に比べて、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２を動作させる回数を減らすことができる。

スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２の動作回数を減らせば、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２の故障判別に要する時間を短縮することができる。また、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２が機械式スイッチであるときには、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２の動作回数を減らすことにより、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２の劣化を抑制することができる。上述したように、機械式スイッチでは、可動接点が固定接点に接触するため、機械式スイッチの動作回数が増えれば、可動接点および固定接点の摩耗が進行してしまう。

本実施例では、２つのスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２について、オン故障を判別しているが、これに限るものではない。すなわち、３つ以上のスイッチ素子を用いた場合であっても、本発明を適用することができる。任意のスイッチ素子に対して、このスイッチ素子をオフにする制御信号を出力し、このスイッチ素子がオンであるか否かを判別すればよい。スイッチ素子がオンであるか否かの判別は、本実施例と同様に、電圧センサや電流センサによる検出結果を用いることができる。

１０：組電池、２０：負荷、３１：コイル、３２：電源、３３，３４：電圧センサ、
４０：コントローラ、ＰＬ：正極ライン、ＮＬ：負極ライン、ＳＬ：電力供給ライン、
ＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ：システムメインリレー、
ＭＣ１，ＭＣ２：可動接点、ＦＣ１，ＦＣ２：固定接点、ＳＷ１，ＳＷ２：スイッチ素子

Claims (8)

1. 蓄電装置の正極端子を負荷と接続する正極ラインに設けられた第１リレーと、
   前記蓄電装置の負極端子を前記負荷と接続する負極ラインに設けられ、前記第１リレーと機械的に連動する第２リレーと、
   前記第１リレーおよび前記第２リレーを駆動する駆動回路と、
   前記駆動回路の動作を制御するコントローラと、を有し、
   前記駆動回路は、
   電源からの電力供給を受けて、前記第１リレーおよび前記第２リレーを非通電状態から通電状態に切り替えるための電磁力を発生させるコイルと、
   前記電源および前記コイルの間の電流経路に設けられ、互いに直列に接続された複数のスイッチ素子と、
   前記各スイッチ素子の通電状態および非通電状態に応じて出力信号を変化させるセンサと、を有しており、
   前記コントローラは、前記各スイッチ素子を非通電状態にする制御信号を出力し、前記センサの出力信号に基づいて、前記各スイッチ素子が通電状態であるか否かを判別することを特徴とする蓄電システム。
2. 前記複数のスイッチ素子は、第１スイッチ素子および第２スイッチ素子であり、
   前記第１スイッチ素子の両端が前記電源および前記第２スイッチ素子とそれぞれ接続され、前記第２スイッチ素子の両端が前記第１スイッチ素子および前記コイルとそれぞれ接続されており、
   前記センサは、前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子の接続点とグランドとの間の電圧値を検出する第１電圧センサと、前記第２スイッチ素子および前記コイルの接続点とグランドとの間の電圧値を検出する第２電圧センサと、を有し、
   前記コントローラは、前記第１電圧センサおよび前記第２電圧センサによって検出された電圧値を前記電源の電圧値と比較することにより、前記第１スイッチ素子および第２スイッチ素子が通電状態であるか否かを判別することを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記コントローラは、前記第１スイッチ素子を通電状態にする制御信号と、前記第２スイッチ素子を非通電状態にする制御信号とを出力し、前記第２電圧センサによって検出された電圧値が前記電源の電圧値以上であるとき、前記第２スイッチ素子が通電状態で故障していることを判別することを特徴とする請求項２に記載の蓄電システム。
4. 前記コントローラは、前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子を非通電状態にする制御信号を出力し、前記第１電圧センサによって検出された電圧値が前記電源の電圧値以上であるとき、前記第１スイッチ素子が通電状態で故障していることを判別することを特徴とする請求項２又は３に記載の蓄電システム。
5. 前記コントローラは、前記複数のスイッチ素子のうちの一方を非通電状態にする制御信号と、他方の前記スイッチ素子を通電状態にする制御信号とを出力し、前記センサの出力信号に基づいて、前記一方のスイッチ素子が通電状態であるか否かを判別することを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
6. 前記センサは、前記コイルに流れる電流を検出する電流センサであり、
   前記コントローラは、前記電流センサの出力信号に基づいて、前記コイルに電流が流れていると判別したとき、前記一方のスイッチ素子が通電状態であると判別することを特徴とする請求項５に記載の蓄電システム。
7. 前記スイッチ素子は、可動接点および固定接点を備えたスイッチ素子又は、半導体スイッチ素子であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の蓄電システム。
8. 前記負荷は、前記蓄電装置に電力を供給することを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の蓄電システム。

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